一种多爪剔补苗移栽机

本发明涉及了一种移栽机，涉及农业工程领域，具体涉及一种多爪剔补苗移栽机。

背景技术：

1、穴盘苗移栽作业是工厂化育苗生产过程中的必要环节，目前工厂化育苗生产过程中的剔补苗移栽作业主要由人工完成，由于人工移栽存在劳动强度大、移栽效率低、人力成本高、移栽质量不受控等问题，因此开发高效的穴盘苗移栽机对降低劳动者负担、降低植物工厂运营成本、提高生产效益和推动蔬菜产业发展具有重要意义。国外针对穴盘苗剔补苗作业自动化装备已发展的比较成熟，但这些装备与我国的种植模式不匹配，且国外移栽机末端执行器难以抓取松散基质，需要配备专用剔苗装置，成本昂贵。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种多爪剔补苗移栽生产线设备。本发明旨在提供一种高效移栽装备以解决现有技术中移栽作业过程不连续、存在空行程、等待时间长、难以抓取松散基质等问题。

2、本发明采用的技术方案是：

3、本发明的多爪剔补苗移栽机包括沿育苗穴盘的输送方向依次布置的上料输送线机构、视觉输送线机构、剔苗穴盘推送机构、剔苗机械手、过渡输送线机构、补苗穴盘推送机构、补苗机械手和下料输送线机构，还包括视觉识别单元，视觉识别单元安装在视觉输送线机构上，还包括位于剔苗机械手和补苗机械手之间的第一供苗输送线机构和第二供苗输送线机构，第一供苗输送线机构和第二供苗输送线机构分别放置在过渡输送线机构和补苗穴盘推送机构的输送线路上的对称两侧且输送方向均与育苗穴盘的输送方向相同，上料输送线机构、视觉输送线机构、剔苗穴盘推送机构、过渡输送线机构和下料输送线机构的输送方向均与育苗穴盘的输送方向相同；上料输送线机构、视觉输送线机构、剔苗穴盘推送机构、剔苗机械手、过渡输送线机构、补苗穴盘推送机构、第一供苗输送线机构、第二供苗输送线机构、补苗机械手和下料输送线机构均电连接外部的控制单元视觉识别单元电连接外部的工控机，工控机电连接控制单元。

4、所述的上料输送线机构、视觉输送线机构和下料输送线机构均安装在各自的输送线机架上，剔苗穴盘推送机构安装在视觉输送线机构的输送线机架上，剔苗机械手、过渡输送线机构、补苗穴盘推送机构、第一供苗输送线机构和第二供苗输送线机构共同安装在总机架上；总机架上还安装有触摸屏，触摸屏电连接控制单元，用于控制单元的手动控制、参数设置及设备运行信息显示。

5、上料输送线机构、视觉输送线机构、过渡输送线机构和下料输送线机构中均包括四个带座轴承、主动滚筒、输送电机、若干对穴盘检测光电开关、输送带、两根导向杆、从动滚筒和张紧装置，输送电机的机身安装在总机架或输送线机架上，主动滚筒的中心轴的两端均通过带座轴承安装在总机架或输送线机架上，主动滚筒的中心轴的一端同步连接至输送电机的输出轴，输送电机与主动滚筒通过键连接，也可以根据实际情况采用链传动或同步带传动；主动滚筒和从动滚筒分别位于育苗穴盘的入口侧和出口侧，从动滚筒的中心轴的两端均通过带座轴承安装在总机架或输送线机架上，张紧装置的一端安装在总机架或输送线机架上，张紧装置的另一端连接至从动滚筒的中心轴的一端；输送带传动连接在主动滚筒和从动滚筒之间，两根导向杆通过连接条连接在总机架或输送线机架上，两根导向杆平行间隔并水平布置在输送带的正上方的对称两侧，两根导向杆平行于输送带的输送方向，育苗穴盘在输送带上传送时限位于两根导向杆之间，导向杆用于限制穴盘左右方向的自由度，使穴盘在输送过程中不发生歪斜，能够正常输送至下一工位；上料输送线机构、过渡输送线机构和下料输送线机构中均包括两对两两正对布置在输送带两侧的穴盘检测光电开关且均安装在总机架或输送线机架上，一对穴盘检测光电开关位于育苗穴盘的入口侧，另外一对穴盘检测光电开关位于育苗穴盘的出口侧，一对穴盘检测光电开关包括发射端和接收端，用于实时检测穴盘输送是否到位，进而根据穴盘检测光电开关的信号控制输送线启停；视觉识别单元安装在总机架或输送线机架上且位于输送带和两根导向杆的正上方，视觉输送线机构中包括一对穴盘检测光电开关，一对穴盘检测光电开关安装在总机架或输送线机架上且正对间隔布置在视觉识别单元和输送带的对称两侧，视觉识别单元不会挡住一对穴盘检测光电开关；上料输送线机构、视觉输送线机构、过渡输送线机构和下料输送线机构为异步电机输送线，用于穴盘的转运输送；输送电机和各个穴盘检测光电开关均电连接外部的控制单元。

6、所述的视觉识别单元包括单元机架、遮光罩、两个光源和相机，单元机架安装在视觉输送线机构的输送线机架上且位于输送带和两根导向杆的正上方，遮光罩罩在单元机架的顶面和四周侧面，防止外部光线影响视觉识别效果，两个光源和相机均通过光轴与轴支座安装在单元机架的上部，两个光源位于相机的两侧且均朝向相机正下方的输送带上，相机竖直朝向正下方的输送带，可以调整两个光源和相机的高度位置和角度；视觉识别单元用于进行视觉输送线机构上的穴盘中的劣质苗的识别；相机电连接工控机；当视觉识别单元两侧的穴盘检测光电开关检测到育苗穴盘输送至相机的正下方时，控制单元控制视觉输送线机构的输送电机停止运行，相机获取育苗穴盘的图像输送至工控机，工控机识别育苗穴盘中的劣质苗的位置并传输至控制单元，工控机可以通过人工智能图像处理算法进行劣质苗识别。

7、所述的剔苗穴盘推送机构和补苗穴盘推送机构中均包括直线模组、两根穴盘限位条、穴盘托板、直线模组安装座、四根托板支撑杆、直线模组滑块、滑块连接板、两个推苗气缸安装板、四个推苗装置和两个直线模组光电开关，每个推苗装置包括推苗杆气缸、推苗杆安装板和推苗杆件，直线模组通过直线模组安装座水平安装在总机架或输送线机架上，直线模组的长度方向和育苗穴盘的输送方向平行，滑块连接板通过直线模组滑块滑动安装在直线模组上，两个推苗气缸安装板水平安装在滑块连接板的两侧且位于直线模组的长度方向的对称两侧，每个推苗气缸安装板上的两侧分别安装一个推苗装置，四个推苗装置两两正对布置在直线模组的长度方向的对称两侧，推苗装置的推苗杆气缸的缸身安装在推苗气缸安装板上，推苗杆气缸的活塞杆水平连接至竖直布置的推苗杆安装板的底端侧面，两个正对的推苗装置的推苗杆安装板相互平行且位于远离直线模组的一侧，两个正对的推苗杆安装板的正对的一侧上均安装有水平布置的且垂直于直线模组的长度方向的推苗杆件；穴盘托板通过自身底面四个角处的托板支撑杆水平安装在总机架或输送线机架上，穴盘托板位于直线模组的正上方且位于四个推苗装置的，推苗杆气缸的正上方，四个推苗杆安装板两两对称布置在穴盘托板的两侧，四个推苗杆件均位于穴盘托板的两侧顶面的正上方；穴盘托板的顶面水平间隔平行安装有两根穴盘限位条，穴盘限位条上有沉头孔，通过螺栓与穴盘托板固定连接，两根穴盘限位条的长度方向平行于直线模组的长度方向，四个推苗杆件位于两根穴盘限位条的长度方向的两侧；两个直线模组光电开关安装在直线模组的侧面并分别靠近育苗穴盘的入口侧和出口侧，两个直线模组光电开关水平朝向远离且垂直直线模组的方向，作为直线模组的原点开关或极限开关；育苗穴盘放置在四个推苗杆件和两根穴盘限位条上；剔苗穴盘推送机构和补苗穴盘推送机构为伺服电机输送线，用于在进行穴盘的剔补苗作业时对穴盘进行逐行递进精准输送；直线模组和四个推苗装置的推苗杆气缸均电连接外部的控制单元。

8、所述的穴盘限位条的横截面积为梯形，梯形的尺寸和育苗穴盘底部空隙的尺寸一致，两根穴盘限位条分别卡在育苗穴盘底部两条空隙中，对穴盘起到左右精准定位的作用，穴盘限位条靠近育苗穴盘的入口侧的一端的宽度尺寸较穴盘限位条的其它部分的尺寸窄，使穴盘更容易进入两根穴盘限位条。

9、所述的推苗杆件包括两根水平平行间隔布置在推苗杆安装板顶部侧面对称两侧的推苗杆，推苗杆的一端连接至推苗杆安装板，推苗杆的另一端为自由端且正对对面的一个推苗杆件的推苗杆，两根推苗杆均垂直于穴盘限位条，推苗杆的横截面为梯形，梯形的尺寸和育苗穴盘底部空隙的尺寸一致，每根推苗杆卡在育苗穴盘底部空隙中，对穴盘起到前后精准定位的作用，推苗杆的自由端的宽度尺寸较推苗杆的其它部分的尺寸窄，方便插入穴盘底部空隙。

10、所述的第一供苗输送线机构和第二供苗输送线机构中均包括四个带座轴承、主动滚筒、四个穴盘检测光电开关、输送带、从动滚筒、张紧装置、伺服电机、两个定位杆支撑安装板、四个定位杆支撑块、两根穴盘定位杆和若干穴盘前后定位挡块，伺服电机的机身安装在总机架上，主动滚筒的中心轴的两端均通过带座轴承安装在总机架上，主动滚筒的中心轴的一端同步连接至伺服电机的输出轴，伺服电机通过链传动与主动滚筒连接，用于动力传输；主动滚筒和从动滚筒分别位于育苗穴盘的入口侧和出口侧，从动滚筒的中心轴的两端均通过带座轴承安装在总机架上，张紧装置的一端安装在总机架上，张紧装置的另一端连接至从动滚筒的中心轴的一端；输送带传动连接在主动滚筒和从动滚筒之间，两个定位杆支撑安装板均安装在总机架上且分别位于育苗穴盘的入口侧和出口侧，两根穴盘定位杆各自通过两端的两个定位杆支撑块连接至两个定位杆支撑安装板，两根穴盘定位杆平行间隔并水平布置在输送带的正上方的对称两侧，两根穴盘定位杆平行于输送带的输送方向，育苗穴盘在输送带上传送时放置在两根穴盘定位杆上，两个定位杆支撑块位置调整至刚好在穴盘下部空隙中央，使穴盘下部空隙刚好能卡在两根穴盘定位杆上，起到限制穴盘左右移动的作用；四个穴盘检测光电开关两两正对布置在输送带两侧且均安装在总机架上，两个穴盘检测光电开关位于育苗穴盘的入口侧，另外两个穴盘检测光电开关位于育苗穴盘的出口侧，穴盘检测光电开关用于实时检测穴盘输送是否到位，进而根据穴盘检测光电开关的信号控制输送线启停；各个穴盘前后定位挡块沿输送带的输送方向均匀间隔平行安装在输送带上，各个穴盘前后定位挡块垂直于穴盘定位杆，每两个相邻的穴盘前后定位挡块之间的间距大于一个育苗穴盘的长度且小于两个育苗穴盘的长度，穴盘前后定位挡块的横截面为梯形，梯形的尺寸和育苗穴盘底部空隙的尺寸一致，每个穴盘前后定位挡块均卡在各自的一个育苗穴盘底部空隙中，对穴盘起到前后精准定位的作用；第一供苗输送线机构和第二供苗输送线机构为伺服电机输送线，用于在进行穴盘的剔补苗作业时对穴盘进行逐行递进精准输送；四个穴盘检测光电开关和伺服电机均电连接外部的控制单元。

11、所述的剔苗机械手和补苗机械手均包括直线电机安装板、直线电机、两个多爪并联机械手、两个风琴罩支板、两个风琴罩端板、拖链支架、两条拖链和两个原点开关感应片，直线电机通过直线电机安装板水平安装在总机架上，直线电机的长度方向垂直于育苗穴盘的输送方向，两个风琴罩支板安装在总机架上且位于直线电机的上下两侧，两个风琴罩端板安装在总机架上且位于直线电机的左右两侧，上下两个风琴罩支板通过螺栓与风琴罩端板固定连接形成风琴罩，用于直线电机的保护；直线电机的导轨上滑动安装有两个动子，每个动子上安装一个多爪并联机械手，直线电机的两个伺服驱动器可以独立控制两个动子带动两个多爪并联机械手沿直线电机的导轨运动；每个多爪并联机械手上安装一个拖链支架，两条拖链的一端均连接至总机架，两条拖链的另一端分别通过拖链支架连接至各自的一个多爪并联机械手，外部的电缆和气管通过拖链连接至多爪并联机械手；两个原点开关感应片分别安装在总机架的顶面的两端，两个多爪并联机械手移动至各自的一个原点开关感应片的位置处时即位于各自的原点位置，原点开关感应片用于多爪并联机械手的回零检测；剔苗机械手和补苗机械手为双动子直线电机驱动的多爪并联机械手，机械手上均配备若干末端执行器，末端执行器为软轴包络式末端执行器，剔苗机械手的末端执行器用于穴盘中的劣质苗的剔除，补苗机械手的末端执行器用于将第一供苗输送线机构和第二供苗输送线机构上的满穴盘中的健康苗进行抓取并移栽至补苗穴盘推送机构上的待补苗穴盘中；直线电机和两个多爪并联机械手均电连接控制单元。

12、所述的多爪并联机械手包括若干电磁阀、机械手安装板、末端执行器安装板、多个末端执行器、风琴罩安装板、电磁阀安装板和汇流板，机械手安装板安装在动子上，机械手安装板上部左右两侧有方形通孔，用于直线电机的电缆穿过；多个末端执行器通过末端执行器安装板安装在机械手安装板上，多个末端执行器均匀间隔布置且位于输送带的正上方，末端执行器之间的间距为育苗穴盘穴孔间距的整数倍；电磁阀安装板水平安装在末端执行器安装板的顶端侧面，电磁阀安装板的底面还设有原点开关，多爪并联机械手移动至原点位置时，电磁阀安装板底部的原点开关位于原点开关感应片的正上方；各个电磁阀通过汇流板安装在电磁阀安装板上，拖链中的气管依次通过汇流板和各个电磁阀连通至多个末端执行器；各个电磁阀、多个末端执行器和原点开关均电连接控制单元。

13、所述的末端执行器包括升降气缸、软轴气缸、气缸安装板、四根导向座连接杆、浮动接头、软轴气缸连接板、浮动接头螺母、两根软轴安装座连接杆、软轴安装座、软轴导向座和若干软轴，升降气缸的缸身安装在末端执行器安装板上，升降气缸为滑台气缸，气缸安装板水平布置，升降气缸的滑台连接至气缸安装板的顶端面的一侧并可带动气缸安装板上下移动，软轴气缸的缸身安装在气缸安装板的顶端面的另一侧，浮动接头的上部和下部均设有外螺纹，软轴气缸的活塞杆竖直向下穿设过气缸安装板后螺纹连接至浮动接头的上端，软轴气缸的活塞杆下端有内螺纹；软轴气缸位于四根导向座连接杆中心的正上方，四根导向座连接杆竖直间隔对称安装在气缸安装板的底端面，四根导向座连接杆的顶端连接至气缸安装板的底端面，浮动接头、软轴气缸连接板、浮动接头螺母和两根软轴安装座连接杆安装在气缸安装板的正下方并位于四根导向座连接杆之间，软轴气缸连接板水平布置，浮动接头的下部穿设过软轴气缸连接板的中心处设有的通孔，浮动接头的下部的外螺纹和浮动接头螺母螺纹连接，使软轴气缸连接板与浮动接头固定连接；软轴气缸连接板通过自身底端面竖直间隔对称布置的两根软轴安装座连接杆连接至软轴安装座的顶端面；软轴安装座和软轴导向座自上而下水平间隔布置，两根软轴安装座连接杆的下端对称连接至软轴安装座的上端面，导向机构的四根导向座连接杆的下端对称穿设过软轴安装座的四个角后连接至软轴导向座的四个角处；软轴安装座沿自身的周向均匀间隔设有若干竖直的软轴安装通孔，各个软轴的上端连接至各自的一个软轴安装通孔中，软轴导向座沿自身的周向均匀间隔设有若干倾斜的软轴导向通孔，各个软轴的下部穿设过各自正下方的一个软轴导向通孔，各个软轴的下端为自由端；升降气缸和软轴气缸通过各自的一个电磁阀连通至气管；升降气缸和软轴气缸均电连接控制单元。

14、浮动接头为阶梯杆状，浮动接头的上部和下部的直径小于中部的直径，起到轴向限位作用，浮动接头的下部的直径等于软轴气缸连接板中心通孔的直径，浮动接头的中部位于软轴气缸连接板的中心通孔的正上方。软轴导向座上下面有与软轴安装座上下面软轴安装通孔数量相同且位置对应的软轴导向通孔，软轴从软轴导向座上的软轴导向通孔穿过。软轴导向座上的软轴导向通孔具有一定的倾斜角，倾斜角的角度与种植盘穴孔内壁角度一致，保证与软轴安装座上的软轴安装通孔数量相同的软轴在沿软轴导向座上的倾斜导向孔向下运动时形成的空间能够保持与种植盘的穴孔内壁形状一致。在软轴回缩过程中软轴导向座能起到压覆基质的作用，实现基质与软轴主动分离的目的。

15、软轴在育苗基质较松散时数量较多，在育苗基质较紧实时数量较少。软轴的数量和分布可以根据育苗基质的紧实程度进行增减，对于不易松散的紧实基质可以使用数量较少的软轴，对于较松散的基质，需要数量较多的软轴，以减少软轴之间的缝隙，保证基质不会从软轴之间的缝隙漏出。软轴采用万向钢丝传动软轴或刹车线钢丝绳，或者采用玻纤或碳纤等平滑性好、易弯曲、韧性好、弹性好的材料，能够在软轴气缸回缩后恢复原状。

16、末端执行器为软轴包络式末端执行器，通过在软轴导向座的作用下软轴发生形变，产生与穴盘穴孔形状一致的空间，对基质形成包络式抓取，能够实现对松散基质的抓取。

17、所述的软轴导向座中的各个软轴导向通孔的上端口和下端口分别远离和靠近软轴导向座的中心从而形成倾斜的通孔，各个软轴导向通孔的倾斜角度与种植盘的穴孔内壁角度一致；软轴导向座中的各个软轴导向通孔的数量和软轴安装座的各个软轴安装通孔的数量一致。软轴安装座和软轴导向座的尺寸及软轴导向座的软轴导向通孔的倾斜角度可以根据种植盘的穴孔尺寸设计，以使末端执行器能够满足不同规格穴盘的育苗基质的抓取需求。

18、本发明的有益效果是：

19、本发明提供的多爪剔补苗移栽机采用软轴包络式末端执行器和双动子直线电机带动两侧并联夹爪交替作业，有效解决了常规剔补苗移栽机难以抓取松散基质、回程取苗时存在空行程、等待时间长等问题，能够可靠抓取松散基质，具有基质抓取可靠、作业效率高、运行稳定等优点。